Дослід 2. Електроліз водного розчину NaCl.


Зачищені електроди занурити в розчин хлориду натрію, додавши попередньо до розчину кілька крапель фенолфталеїну. Спостерігати виділення продуктів електролізу. Пояснити зміну забарвлення індикатора біля катоду. Записати рівняння електродних процесів.

 

Дослід 3. Електроліз водного розчину ZnSO4.

Провести електроліз водного розчину ZnSO4, додати до нього розчин лакмусу. Спостерігати виділення газоподібних продуктів електролізу на електродах. Пояснити зміну забарвлення індикатора біля катоду та аноду. Записати рівняння катодного та анодного процесів.

 

Контрольні питання:

1. Що таке електроліз?

2. Основні фактори, які впливають на процес електролізу.

3. Основні етапи електролізу.

4. Які процеси проходять на катоді і аноді:

a) якщо сіль утворена металом, який має електродний стандартний потенціал більше (менше) ніж алюміній;

b) якщо кислотний залишок не має кисню;

c) якщо кислотний залишок має кисень.

 

 


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №13

 

Тема: Корозія металів, захист металів від корозії.
   
Мета: Встановити закономірності проходження електрохімічної корозії та ознайомитися з методами захисту від корозії.
   
Реактиви:  
  Розчини: - Червона кров’яна сіль;
    - Хлорид натрію;
    - Сірчана кислота;
    - Уротропін.
     
  Індикатори: - Фенолфталеїн.
   
Обладнання: Електролізер, залізні стрижні, гальванічна пара (Fe, Al), джерело постійного струму.

 

1.1 Методичні вказівки до вивчення теоретичного матеріалу

 

Корозією називається руйнування металу в результаті хімічного чи електрохімічного впливу навколишнього середовища.

Хімічна корозія протікає в результаті прямої хімічної взаємодії металів з агресивним навколишнім газоподібним середовищем, у результаті чого на поверхні утворяться продукти взаємодії: оксиди, сірчисті сполуки і т.д.

Електрохімічна корозія відбувається на границі розділу фаз: метал – електроліт. Електролітом може служити вода з присутніми в ній іонами кислот, солей.

Корозія може мати місце також при дії вологого ґрунту, вологи повітря.

Відповідно до теорії електрохімічної корозії металів при електрохімічній корозії протікають процеси, аналогічні тим, що виникають у гальванічних елементах.

Можливими причинами виникнення корозії гальванічних елементів є наступні:

1) контакт металів з різним значенням стандартного електродного потенціалу, що знаходяться в розчині електроліту;

2) хімічна неоднорідність того самого металу. Так, сталь має включення часток карбіду заліза – цементиту (Fe3C);

Залізо і цементит володіють різними електродними потенціалами. При зануренні сталі в агресивне середовище, на її поверхні виникає безліч мікроелементів;

3) фізична неоднорідність металу за рахунок нерівномірних чи деформацій нерівномірності прикладених зовнішніх навантажень, що приводить до дефектів кристалічних граток і зміни електродних потенціалів;



4) порушення лакофарбового покриття, розходження в складі і концентрації електроліту, що стикається з тим самим металом, різна швидкість руху електроліту на поверхні металу і т.п.

Електрохімічна корозія має місце у випадку контакту двох різних металів.

Електрохімічна корозія супроводжується протіканням двох реакцій: анодної і катодної. Анодний процес полягає в окислюванні більш активного металу.

Анодна реакція:

    +n  
Ме - 4 ē = Ме - окислення

 

Катодний процес залежить від характеру електроліту.

У кислотному середовищі окислювачем є Н+, тому реакція на катоді буде наступна:

Середовище кисле:

 

+   0  
2Н + 2 ē = Н2 процес відновлення

 

У нейтральному середовищі, крім процесів окислювання і відновлення, протікає вторинна реакція:

 

Me+n + nOH- = Me(OH)n - утворення гідроксидів.

 

Як приклад розглянемо процес електрохімічної корозії в кислому і нейтральному середовищах при контакті цинку і свинцю.

Стандартний електродний потенціал цинку -0,763 В, а свинцю -0,126 В. З двох розглянутих металів цинк є більш активним, отже, він буде піддаватися процесу окислювання. Запишемо електрохімічні схеми корозійних елементів:

 

- у кислому середовищі: Θ Zn½HCl½Pb Å;

- у нейтральному середовищі: Θ Zn½H2О, О2½Pb Å.

 

Реакція на аноді у кислому та в нейтральному середовищах буде та сама:

 

Zn - 2ē = Zn+2 - процес окислення  

На катоді в кислому середовищі:

 

+ + 2ē = Н20 - процес відновлення

 

На катоді в нейтральному середовищі:

 

2О + О2 + 4ē = 4ОН- - процес відновлення

 

Вторинна реакція в нейтральному середовищі:

 

Zn+2 + 2ОH- = Zn(OН)2 .

 

Руйнування металу, що знаходиться в контакті з менш активним металом, протікає значно інтенсивніше, ніж без нього. Тому щоб уникнути корозії необхідно стежити, щоб такі контакти не створювалися.

Електрохімічна корозія підкоряється законам електролізу Фарадея і кількість металу, що прокородувала, можна розрахувати по формулі:

 

,

 

де маса речовини, що прокородувала, у м;

сила струму, в А;

Е – хімічний еквівалент металу;

96500 – число Фарадея.

У розвитку корозійних процесів важливе місце займає природа електролізу. Чим більше міститься у воді розчинних солей чи кислот, основ, тим вище її електропровідність, тим сильніше руйнуються в такому середовищі метали. Саме тому морська вода, що містить солі, що добре дисоціюють, володіє високою електропровідністю, є більш агресивним середовищем для металів, чим річкова. Крім того, сильним активатором корозії в морській воді є іони Cl-, що в більшому ступені, ніж інші іони, руйнують метал.

 

Захист металів від корозії.

Основними видами захисту металів від корозії є:

1) нанесення захисних покриттів на метал;

2) обробка корозійного середовища;

3) електрохімічний захист (катодний і протекторний).

1. Захисні покриття можуть бути:

- на полімерній основі (полімерні, лакофарбові, мастила),

- на неорганічній основі (оксидні, фосфатні, емалеві й ін.),

- металеві.

По своїй електрохімічній природі металеве покриття може бути двох типів: покриваючий метал може відігравати роль катода чи роль анода.

Анодне покриття захищає метал і механічно і электрохімічно. При порушенні цілісності покриття, воно буде відігравати роль анода і руйнуватися, захищаючи метал, на якому будуть протікати процеси відновлення.

Прикладом анодного покриття є цинк на залізі – оцинковане залізо. Катодне покриття захищає метал тільки механічно. Як тільки цілісність покриття порушується, виникає гальванічна пара металів, у якій анодом є основний метал, а покриття – катодом. Прикладом є луджене залізо, залізо, покрите оловом.

2. Боротьба з корозією шляхом обробки корозійного середовища може виконуватися тільки за умови її обмеженого обсягу шляхом:

а) зменшення вмісту або видалення з корозійного середовища речовин, що викликають корозію;

б) введення інгібіторів.

3. Електрохімічний протекторний захист.

Принцип дії протекторного захисту аналогічний дії анодного покриття. Як протектор використовують метал з більш електронегативним потенціалом. Наприклад, для захисту від корозії корпуса судна застосовуються як протектор бруски зі сплавів на основі цинку, магнію чи алюмінію. Протектор з'єднується з корпусом судна, що захищається. Виникає електрохімічний елемент, у якому катодом є корпус судна, що захищається, а метал протектора – розчинним анодом.

Електрохімічний катодний захист може бути здійснений за допомогою зовнішнього джерела постійного струму. Металеві конструкції, що захищаються, підключаються до негативного електрода.

Метал, що охороняється, у цьому випадку не піддається впливу корозійного середовища, на його поверхні йдуть тільки відновні процеси. До позитивного полюса зовнішнього джерела струму підключається метал – анод, на якому протікає процес окислювання.

 

1.2Проведення дослідів









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь